文档介绍：浙江大学工学硕卡学位论文年月
摘要
本文对钢管混凝土拱桥中的大跨度钢管混凝土拱肋进行了几何非线性、材料
非线性和双重非线性内力和位移分析,同时对大跨度钢管混凝土拱桥在横向稳定
性和横向抗震性能两方面对不同横撑情况进行了讨论。
研究表明,几何非线性和材料非线性对大跨度钢管混凝土拱肋跨中竖向位
移均有影响,其中几何非线性对拱肋跨中竖向位移较小,而材料非线性对拱肋竖
向位移的影响很明显,所以实际设计中必须考虑材料非线性的影响,而考虑双重
非线性更准确。
为了深入研究大跨度钢管混凝土拱桥的受力情况,对整桥的建模进行分析
和简化非常有必要。由于仿真模拟和实际桥跨的差别,文中对边界约束情况、横
撑、拱肋刚度、横梁简化等因素进行了分析讨论。对各种模型进行自振频率和自
振波形比较和分析后,可以发现拱肋刚度的提高对整桥的整体刚度的提高不如横
撑的加强效果明显。
经过对各模型拱桥的几何非线性横向稳定性的计算分析,发现一字撑拱桥
的稳定荷载因子为撑拱桥的稳定荷载因子为,显示加强横撑有利于
增强横向稳定性另外在横向输入地震波进行弹性计算,发现加强横撑后的横向
地震响应比弱横撑拱桥的响应大很多,显示加强横撑不利于抗震性能。
为解决横向稳定性和横向抗震性能之间的矛盾,提出对于中承式拱在拱顶位
置布置弱支撑抵抗扭转变形,在的位置和拱脚布置撑,抵抗拱肋的相对错
动,这样既能满足横向稳定要求,又有利于减小横向地震力作用。
关键词钢管混凝土,拱桥,非线性,稳定,抗震,横撑,有限元
典尚设计-路桥效果图、三维动画

浙江大学工学硕士学位论文年月

典尚设计-路桥效果图、三维动画

绪论
第一章绪论
钢管混凝土结构的研究发展‘月
钢管混凝土是指钢管中填充混凝土而形成的构件,利用钢管和混凝土两种材
料在受力过程中的相互作用,即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力
状态之下,从而使混凝土的强度得以提高,塑性和韧性性能大为改善。同时,由
于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲,可以保证其材料性能的充分
发挥另外,在钢管混凝土的施工过程中,钢管还可以作为浇注其核心混凝土的
模板。与钢筋混凝土相比,采用钢管混凝土可节省模板费用,加快施工速度。总
之,通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土,不仅可以弥补两种材料各自的缺
点,而且能够充分发挥二者的优点,这也正是钢管混凝土组合结构的优势所在。
钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土及螺旋钢筋混凝土的基础上演变和发展起
来的。最早采用钢管混凝土的工程之一是年英国的铁路桥桥墩,在钢
管内填充混凝土以防止锈蚀并承受压力,随后钢管混凝土又被用做单层或多层
工业厂房的结构柱。但在早期的应用中一般不考虑由于组成钢管混凝土的钢管及
其核心混凝土间相互作用对承载力的提高。对钢管混凝土力学性能进行较为深入
的研究,及这类结构被大范围推广应用主要是在年代以后。早期钢管混凝土采
用的钢管往往是热轧管,钢管的壁厚一般均较大,而且由于钢管内混凝土浇注工
艺未得到很好解决,因而经济效果不明显,从而使钢管混凝土的推广应用受到一
定影响。
前苏联在五六十年代对钢管混凝土结构进行了大量研究,并在一些土建工
程,如工业厂房和拱桥结构中进行了应用。在西欧一些国家如英国、德国和法国
等,主要研究方钢管混凝土、圆钢管混凝土和矩形钢管混凝土结构,核心混凝土
为素混凝土,或在核心混凝土中配置钢筋或型钢。目前的设计规程主要有
、德国的工等美国以研究方钢管混凝土和圆钢管棍凝土
为主,核心混凝土为素混凝土,设计规程主要有和
日本年关西大地震后,发现钢管混凝土结构在在该次地震中的
破坏并不明显,故在以后的建筑尤其是多高层建筑中,钢管混凝土得到大量
应用,特别是年阪神地震后,钢管混凝土更显示了优越的抗震性能,钢管混
凝土的研究进一步成为热门课题之一。日本主要研究方钢管混凝土、圆钢管混凝
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绪论
土,目前的设计规程主要有工澳大利亚和加拿大等国学者尚对薄
壁钢管混凝土结构进行了系统深入的研究,目前正在编制自己的设计规程。我国
主要集中研究在钢管中浇灌素混凝土的内填型钢管混凝土结构,在这方面最早开
展工作的是原中国科学院哈尔滨土建研究所。到年以后,原建筑材料研究院
现苏州混凝土与水泥制品研究院、北京地下铁道工程局、原哈尔滨建筑工程
学院现哈尔滨建筑大学、冶金部冶金建筑科学研究院、电力工业部电力研究
所及中国建筑科学院等单位都先后对基